基于核密度估计的单轨车辆构架载荷谱外推

车辆构架疲劳寿命预测准确性受动载荷谱完整性的影响,但线路实测的载荷数据具有短时与局部特征,为了准确预测疲劳寿命需要将短期样本数据外推至全寿命周期范围,本文以单轨车辆转向架构架为分析案例。首先,采用基于自适应带宽的核密度估计方法对实测载荷谱进行概率密度估计,其次,通过蒙特卡洛模拟算法实现了载荷谱外推;最后,基于核密度外推后的载荷谱对构架进行疲劳寿命分析。分析结果表明,与传统线性外推的数据相比,基于核密度估计外推的载荷谱评估结果更加安全,更有利于保障车辆的安全运行。

最小熵谱外推技术及其在雷达超分辨中的应用

最小熵谱外推技术是一种非参数方法。它利用熵作为信号分辨率的度量,熵越小则信号分辨率越高。基于最小熵准则对信号的频谱进行外推,就可以提高信号的分辨率。文中提出将最小熵谱外推技术用于实现步进频率雷达距离超分辨;计算机仿真结果表明,采用该方法比采用AR参数模型法获得的图像具有更高的距离分辨率。类似的,采用该方法来实现ISAR方位超分辨也同样获得了很好的效果。

基于长短期记忆网络的载荷谱外推方法研究

提出了一种基于长短期记忆网络方法的载荷谱外推方法。介绍了该外推方法的基本原理,并将该方法运用到试验场采集到的载荷谱上,通过对载荷谱外推前后的频域信息对比发现,外推后的载荷谱频域特性与原始载荷谱基本保持一致。将不同的外推方法运用到采集载荷谱上,通过外推后载荷谱的雨流图的对比发现,基于长短期记忆网络方法的载荷谱外推方法能较好地复现原始雨流图分布特征。

基于自回归谱外推的小尺寸裂纹TOFD定量检测

利用超声衍射时差法(Time of Flight Diffraction,TOFD)对合金钢焊缝中的小尺寸裂纹实施检测时,受脉冲宽度等因素制约,裂纹上、下端点的衍射波会发生混叠,而导致裂纹高度定量困难。采用自回归谱外推(Autoregressive Spectral Extrapolation,ARSE)技术对混叠信号进行处理,扩展有效频带范围,达到压缩时域信号脉宽和提高时间分辨率的目的。结果表明,结合ARSE技术可有效分离混叠信号,实现厚度100.0mm合金钢中深度50.0mm处高度1.0mm裂纹的TOFD定量检测,且相对定量误差不超过5.3%。

基于核密度估计的重载组合列车纵向载荷谱外推研究

针对目前1万t重载组合列车纵向载荷谱外推缺少载荷-次数数理统计表征的问题,采用基于核密度估计的非参数统计方法,克服载荷均值和幅值不遵循概率分布的特点.根据疲劳累积损伤理论,建立不同外推概率下,1万t重载组合列车纵向拉伸载荷-次数-损伤和压缩载荷-次数-损伤的关系,以此实现不同概率下拉伸载荷谱和压缩载荷谱的非参数统计外推.在保证损伤一致性的条件下,根据实际应用情况,实现外推载荷谱的等效变换.通过1万t重载组合列车纵向载荷谱外推的结果表明:结构疲劳损伤随谱级载荷的增加呈指数式变化,且随着外推概率的变化,其差异性较明显,而不同外推概率下小载荷区载荷所造成的损伤差异性较小.

基于谱外推的虚拟孔径阵列旁瓣抑制技术

分裂发射虚拟孔径阵列是MIMO成像雷达中常采用的一种阵列结构,其在稀疏分布的情况下存在高旁瓣问题。阐述了MIMO雷达的空间谱成像理论,并从谱填充的角度分析了在分裂发射虚拟孔径阵列中高旁瓣产生的原因,进而提出一种基于谱外推的分裂发射虚拟孔径阵列旁瓣抑制方法。该方法利用AR模型在二维空间谱域进行数据外推处理,从而得到完整的空间谱支撑域,在保持分辨率的同时有效地抑制了旁瓣。仿真数据和实测数据处理验证了该方法的有效性。

某型越野车试验场载荷谱的压缩与外推

基于雨流计数法,对某型越野车在试验场实测的各路段载荷谱进行压缩;然后对压缩后的雨流均幅值矩阵进行强化外推和基于目标关联模型的比例叠加;最后对叠加后的雨流均幅值矩阵进行时域重构,得到了可用于室内道路模拟试验的目标载荷谱。

基于自回归谱外推的全聚焦成像分辨力提升

针对相邻缺陷全聚焦超声成像混叠问题,结合低阶、宽有效频带自回归谱外推方法,压缩超声波时域脉冲宽度,实现亚波长级全聚焦(Totaλfocusing method,TFM)成像分辨力。建立碳钢试块模型,设置两个中心间距1.8 mm,直径1.3 mm圆孔,选用中心频率2.25 MHz,32阵元相控阵探头采集全矩阵数据。针对全矩阵数据,选择自回归阶数为2,信号频谱最大幅值下降14 dB为有效频带,建立自回归模型并外推有效频带外的高频与低频成分,随后对全矩阵数据进行延迟叠加处理和TFM成像。仿真结果表明,低阶、宽有效频带自回归谱外推处理方法具有较高的鲁棒性和准确性,TFM成像后可有效分离中心间距0.7λ(λ为超声波长)圆孔,保留缺陷横向位置信息的同时,定位误差不超过0.73%。对碳钢试块中相同位置及尺寸的圆孔进行试验验证,定位误差不超过1.06%,有效地提高TFM成像分辨力。

基于自回归谱外推方法的TOFD检测盲区抑制

结合自回归谱外推方法与超声衍射时差法(Time of flight diffraction, TOFD),抑制直通波脉冲宽度造成的近表面检测盲区。建立碳钢试块模型,并设置上尖端埋深d依次为2.5 mm、3.0 mm、5.0 mm及7.0 mm的底面开口槽,模拟选用中心频率5 MHz、探头中心距34.0 mm的TOFD探头实施检测。利用自回归谱外推方法扩宽傅里叶变换后的混叠信号频带,压缩时域脉冲宽度,分离了混叠的直通波与衍射波,将TOFD检测盲区深度由8.3 mm抑制到2.5 mm以内,实现四个底面开口槽的同时检出与定位。针对碳钢试块中埋深3.0mm底面开口槽进行试验验证,定位误差为0.30mm。与常规TOFD和频谱分析方法相比,自回归谱外推方法以高信噪比频带为基础,外推有效频带外的高频与低频范围数据,提高时间分辨率,为TOFD检测盲区内缺陷定位提供了新思路。

提高ISAR分辨率的两种外推方法性能之比较

从ISAR成像原理出发,分析了散射点越距离单元走动(MTRC)对ISAR分辨率的影响,通过高分辨DFT数据矩阵求逆和AR模型进行方位谱数据外推;对不同的信噪比条件下,两种方法外推前后ISAR像的距离和方位分辨率及相关性作了比较分析。分析表明,方位谱外推的方法可在提高方位向分辨率的同时,有效地克服MTRC对距离向分辨率的降质,从而提高ISAR的成像质量。

提高分辨率的带宽外推SAR成像算法

分析了合成孔径雷达(SAR)的图像信号模型,阐述了应用数据外推方法提高分辨率的可行性.提出一种最小方差谱估计和最小加权范数约束结合的非参数类数据外推方法.该方法外推SAR相位历史域信号有效带宽可得到较好的成像效果.仿真和实测数据处理证明了此方法的有效性,并给出了定量比较与分析.

基于多体动力学的车辆悬架控制臂载荷谱混合分布外推研究

试验场强化路载荷谱外推全寿命载荷谱是汽车构件疲劳耐久性能评判准确性的关键因素,针对参数法外推单分布估计的局限性,引入混合分布估计描述载荷谱多峰或复杂分布的综合特征。基于试验场强化路实车测试,应用多体动力学与有限元联合仿真,提取控制臂危险点应力谱;分别应用单分布和混合分布法解算应力谱拟合优度,以此为据选取应力谱最优均值、幅值概率密度并将应力谱循环外推至106次,应用FKM平均应力修正法编制8级应力谱,依据Miner准则分别从载荷幅值分布、损伤分布以及总损伤量等方面对单分布与混合分布外推应力谱进行综合分析。研究结果表明:应用拟合优度能较好评估两分布对应力谱均、幅值拟合程度,混合分布拟合效果优于单分布,拟合优度均为98%,对应力谱分布特征描述更为精确,可为外推提供较真实的载荷分布概率密度,从而提高外推载荷谱精度;比较应用2种分布拟合的外推载荷谱,损伤分布趋势相近,中级载荷损伤占比高,单分布外推载荷谱总损伤量为6.3×10-4,大于混合分布外推载荷谱总损伤为5×10-4,寿命预测偏于保守,导致耐久性设计裕度较大,应用混合分布外推能提高耐久性评估与轻量化设计精度。

多谱分析的研究和应用

本文综合了付里叶谱分析的稳定性和最大熵谱(Burg 谱)分析的高分辨特点,提出了自相关外推谱分析的新方法,并做了理论地震模型和实际地震剖面的多谱分析,对谱剖面有了新认识。

频域法超声逆散射成像

研究了二维理想情况下,基于Fourier散射投影定理的超声逆散射成像问题。分析了分辨率与成像质量的关系,给出了扫描步长满足的必要条件,进一步降低了存储量及运算复杂度。不同于基于NUFFT的迭代型超声逆散射图像重建法,本文提出一种基于NUFFT的插值法,利用均匀网格最邻近的两条投影线上的非均匀样点进行线形角度插值。并引入了正则化的谱外推法,用于提高图像的分辨率。仿真实验表明,重建效果远远优于滤波反投影法。随着投影数的增加,重建的像函数将趋于最优。

雷达成像识别的研究

研究雷达无线目标识别问题,针对传统方法成像散焦严重、分辨率低的问题,根据ISAR成像模型,利用滤波-逆投影(FBP)方法,实现逆合成孔径雷达(ISAR)超分辨成像。滤波-逆投影方法避免了散射中心点的散焦和位置偏移,改善了成像质量。结合谱外推的方法后,聚焦效果好,成像分辨率得到明显提高。选择适当的插值倍数,不仅简单易于实现,而且在计算上效率高。在进行2-D散射成像仿真验证时,结果证明了方法的有效性和准确性。

基于AR-TFM方法的超声成像分辨力提升

将多频带自回归(AR)谱外推和全聚焦方法(TFM)相结合,提出了一种AR-TFM方法,可将超声成像分辨力从波长级提升至亚波长级。采用基于高阶累积量的奇异值分解方法确定AR阶数,选择多组有效频带外推处理全矩阵数据中的阵列信号,并对结果进行平均加权,最后实施延时叠加和逐点成像,提高该方法的适用性和鲁棒性。分别采用TFM和AR-TFM方法对碳钢试块进行检测,并对其检测结果进行对比。仿真和试验结果表明,AR-TFM方法能够突破瑞利准则的限制,有效提高超声成像分辨力,实现了碳钢试块3个中心距为0.7λ(λ为超声波长)的相邻圆孔的分离,缺陷深度定位误差不超过1.8%,中心距定位误差不超过15%。

在役岸边集装箱起重机金属结构的疲劳寿命评估

起重机金属结构疲劳寿命评估是一项复杂和细致的工作,本文通过对起重机金属结构的现场实测应力谱进行统计分析,获得金属结构应力谱的累积分布函数,并按照累积分布函数进行外推得到起重机整个寿命期内的应力谱,最终采用Miner法则对岸边集装箱起重机进行疲劳寿命评估,获得金属结构的疲劳寿命。该方法具有过程简单、效率高、可操作性强、测试费用低的特点,评估结果符合实际情况。

基于TOFD周向扫查图像特征的管道缺陷超声检测

利用超声衍射时差法(Time-of-flight diffraction,TOFD)对管道进行周向扫查检测时,直达纵波传播路径与管道表面不平行,需分别对直达纵波上下区域内缺陷进行识别和定位检测。特别地,管道结构导致TOFD近表面盲区增大,缺陷衍射波与直达纵波发生混叠。针对上述问题,理论分析极坐标系下的管道TOFD周向扫查图像中缺陷衍射波特征,借此确定缺陷与直达纵波的相对位置。在此基础上,对盲区外缺陷进行定位检测,并结合自回归谱外推方法计算盲区内缺陷深度。试验结果显示,对于外壁半径100.0 mm,壁厚30.0 mm碳钢管道,在5 MHz中心频率和不同探头中心距(Probe center separation,PCS)的检测条件下,埋深4.0 mm的上表面开口槽与埋深16.0 mm的下表面开口槽均可检出,且定位误差不超过0.36 mm。缺陷衍射波特征与PCS直接相关,对管道进行周向扫查检测时应合理调整参数。

TOFD检测近表面盲区抑制方法研究

针对超声衍射时差法存在近表面检测盲区问题,在简述参数优化法、变型波法、频谱分析法以及自回归谱外推法的盲区抑制原理的基础上,分别给出了每种方法的算例,探讨了不同方法的特点及适用性,为TOFD实际检测中近表面盲区抑制提供借鉴和参考。